高强混凝土剪力墙抗震性能及其性能指标试验研究

为了改进高强混凝土(HSC)剪力墙的变形能力,按变形能力设计方法设计5个剪跨比分别为1.5和1.0的剪力墙试件,进行拟静力试验。根据试验结果,研究中高、低矮HSC剪力墙的破坏形态、破坏机理及变形性能。结果表明,分段约束箍筋对提高弯曲型剪力墙的变形能力是有效的;剪力墙变形能力设计方法在一定程度上是可靠的;剪力墙塑性铰区转角与其破坏程度有较好的相关性。根据墙体不同阶段的破坏程度,将剪力墙结构的性能划分为"使用良好、保证人身安全、防止倒塌"三个水平,提出用层间位移角和塑性铰区转角共同作为剪力墙结构的性能控制指标,并给出了三性能水平的建议值。将该HSC剪力墙与已有的普通混凝土剪力墙的试验结果进行比较,表明只要采取合理有效的抗震措施,并按强剪弱弯原则进行截面承载力设计,HSC剪力墙的抗震性能能满足设计要求。     

型钢高强混凝土剪力墙性能设计方法研究

通过6个剪跨比分别为2.1、1.5和1.0的型钢高强混凝土(SHRC)剪力墙低周反复水平加载试验,研究不同剪跨比下SHRC剪力墙的破坏形态。根据本试验SHRC剪力墙在不同阶段的破坏程度并结合其他相关试验数据,统计给出了SHRC剪力墙在使用良好、暂时使用、生命安全和防止倒塌四个性能水平对应的位移角取值建议。在试验研究基础上,建立SHRC剪力墙极限位移角计算公式,计算结果与试验结果符合较好,提出SHRC剪力墙基于性能的变形能力设计方法,最终给出SHRC剪力墙不同轴压比限值下,满足特定目标位移需求的约束钢筋数量,可供工程设计时参考使用。     

型钢高强混凝土剪力墙抗震性能试验研究

为了研究型钢高强混凝土剪力墙的抗震性能,对8个剪跨比为2.5的剪力墙试件进行了拟静力试验。通过改变试件的轴压比、配箍特征值和配钢率,研究其在往复水平荷载作用下的破坏机理、滞回性能、变形能力以及耗能能力。试验结果表明,这种剪力墙的破坏形态为墙底部截面约束区混凝土被压碎的弯曲型破坏;试件的滞回曲线饱满,没有明显的捏缩现象;位移延性系数在3.50～4.66之间,并且随着配箍特征值和配钢率的增加,试件的变形能力提高;等效粘滞阻尼比在0.196～0.255之间,试件表现出较好的耗能能力。根据墙体在不同阶段的破坏程度,将型钢混凝土剪力墙结构的性能划分为使用良好、保证人身安全和防止倒塌三个性能水平,提出用位移角作为型钢混凝土剪力墙结构的性能指标,并给出了不同性能水平位移角限值的建议值。图10表6参14     

RC短肢剪力墙性能参数分析及指标研究

为揭示短肢剪力墙的抗震能力及变形能力,进行了T形与L形截面共12片短肢剪力墙试件的低周反复荷载试验,并结合数值分析,研究了短肢剪力墙的破坏形态及纵筋强度、纵筋配筋率、箍筋配箍率以及轴压比对其水平承载力的影响规律。根据短肢剪力墙不同阶段的破坏程度,将其性能划分为使用良好、使用无害、生命安全、防止倒塌四个性能水平,提出用位移角作为结构的性能控制指标。依据所搜集的短肢剪力墙试件数据的统计整理,指出各性能水平的位移角均值分别为1/556,1/185,1/79,1/45;考虑试验结果的离散性和结构设计的安全性及保证率需求,建议短肢剪力墙具有95%保证率的四个性能水平的位移角限值分别取为1/1 180,1/336,1/133,1/104。     

型钢混凝土剪力墙结构基于位移抗震设计方法研究

提出了型钢混凝土剪力墙结构基于位移抗震设计中的设防水准、性能水平以及性能目标。对相应状态进行了宏观描述,并对性能水平进行了量化。将型钢混凝土结构的性能水平划分为"使用良好、生命安全、防止倒塌"三个性能水平,通过统计分析提出了型钢混凝土剪力墙结构各性能水平的层间位移角限值,然后通过剪力墙结构的侧移模式求出目标位移。建立了考虑高阶振型影响的型钢混凝土剪力墙结构基于位移的抗震设计方法和流程,通过一个算例说明了设计的基本步骤。本文方法为型钢混凝土剪力墙结构基于位移的抗震设计提供了一个可供参考的思路。     

型钢高强混凝土柱抗震性态水平及性能指标

我国现行抗震规范(GB 50011-2010)没有给出型钢高强混凝土结构基于性能设计的量化指标,无法评估其在不同地震设防水准下的性能状态,故有必要对其变形性能指标进行研究。本文首先将结构性能水准划分为正常使用、暂时使用、修复后使用、生命安全和防止倒塌五档性能水平,给出了对应的破坏状态,确定结构性能水平失效判别标准。在总结126组试验数据基础上,提出了型钢高强混凝土柱五档性能水平对应的层间位移角限值。     

高性能混凝土剪力墙性能设计理论的试验研究

高性能混凝土剪力墙的水平承载力高,但其变形能力较差。为了提高这种构件的变形能力,本文按性能设计理论,并在构件潜在的塑性铰区采用分段约束高强箍筋代替普通箍筋,设计了4个高性能混凝土剪力墙试件,进行了拟静力试验。根据试验结果,给出了高性能混凝土剪力墙在使用良好、生命安全和防止倒塌三个性能水平对应的层间位移角的分布范围和平均值;分析了轴压比、约束箍筋数量及范围等因素对剪力墙的延性、耗能能力和破坏形态的影响。研究结果表明,三个性能水平对应的层间位移角与构件的损伤程度有较好的相关性,可以用作这种构件的性能指标;根据轴压比和位移延性需求确定的分段约束箍筋数量和范围,可以明显改善高性能混凝土的脆性,使高性能混凝土剪力墙的延性指标达到设计要求。     

钢木混合结构在不同性能水准下的层间位移角限值

钢木混合结构是一种主要由钢框架、内填轻型木剪力墙和钢木混合楼盖组成的新型结构体系。抗震设计中,层间位移角是衡量结构和非结构破坏程度的重要指标。为获得钢木混合结构在不同性能水准下的层间位移角限值、定义钢木混合抗侧力体系的屈服点,在有限元软件OpenSees中对120个不同参数的钢木混合抗侧力体系进行推覆模拟,得到具有95%保证率的屈服位移角为0.48%;为定义钢木混合结构倒塌极限状态性能点,选取10条不同地震记录,在有限元软件OpenSees中对考虑不同木剪力墙和钢框架抗侧刚度比的三层和六层钢木混合结构进行增量动力分析,得到具有95%保证率的倒塌极限状态层间位移角为2.43%。基于分析结果和已有试验现象,建议钢木混合结构立即居住和防止倒塌性能水准层间位移角限值分别取0.5%和2.5%。     

带端柱高强混凝土剪力墙抗震性能试验研究

按性能设计理论,在剪力墙两端设置端柱,并在构件的塑性铰区采用分段约束高强箍筋,设计了6个带端柱高强混凝土剪力墙试件,进行了拟静力试验,对其破坏形态、滞回特性、变形能力、刚度退化、耗能能力、截面应变等进行了研究。根据试验结果,给出了6个试件在使用良好、生命安全和防止倒塌3个性能水平对应的位移角分布范围和平均值;分析了轴压比、剪跨比、约束箍筋数量及范围等因素,对剪力墙的延性、耗能能力和破坏形态的影响。研究结果表明,端柱可以对剪力墙提供有效约束,提高剪力墙的变形能力和耗能能力;设置端柱并根据轴压比和位移延性需求确定的分段约束箍筋数量及范围,可以明显改善高强混凝土剪力墙的脆性,使高强混凝土剪力墙的延性指标达到设计要求;3个性能水平对应的位移角与构件的损伤程度有较好的相关性,可以用作这种构件的性能指标。     

钢筋混凝土剪力墙性能指标限值研究

结合国内外钢筋混凝土结构性能水平的划分标准,将钢筋混凝土剪力墙的性能水平划分为良好使用、继续使用、暂时使用、生命安全和接近倒塌五个等级。针对4个地震作用水平,建立了钢筋混凝土剪力墙的抗震设防目标,并推导不同性能水平下受力位移角计算公式。在统计分析国内90个试验数据的基础上,得出以受力位移角的性能指标量化限值。     

钢筋混凝土高层建筑结构基于位移的抗震设计方法研究

将钢筋混凝土高层建筑结构的性能划分为三个水平,即使用良好、人身安全和防止倒塌,并用层间侧移角限值予以量化。选作用倒三角形分布荷载的等截面悬臂杆的侧移曲线,作为框架结构、剪力墙结构和框架剪力墙结构的初始侧移模式,对于使用良好性能水平,由性能水平和初始侧移模式确定其目标侧移曲线,然后确定等效单自由度体系的等效参数以及原多自由度体系的基底剪力和各质点的水平地震作用,进而进行构件截面承载力设计。对按此设计的结构进行推覆分析,校核结构的侧移形式与所采用的初始侧移曲线是否一致,并用相应的推覆曲线作为修正后的目标侧移曲线重新计算,直至满足为止。对于人身安全和防止倒塌性能水平,直接用达到其相应性能水平的推覆曲线作为目标侧移曲线,计算相应的等效位移和基底剪力,并绘出需求曲线,根据需求曲线与推覆曲线的关系调整设计结果。算例表明方法简单实用。     

钢筋混凝土框架-剪力墙结构基于位移的抗震设计方法

根据钢筋混凝土框架-剪力墙结构的特点,将其性能划分为使用良好、保证人身安全和防止倒塌三个水平,并用层间位移角限值予以量化。以作用倒三角形水平分布荷载的等截面弯剪悬臂杆的侧移曲线作为其初始侧移模式。对于使用良好性能水平,将侧移曲线上反弯点对应的楼层处的层间位移角刚好达到相应限值时的侧移曲线作为目标侧移曲线,据此计算等效单自由度体系的等效参数以及原结构的基底剪力和各质点的水平地震作用。对于保证人身安全和防止倒塌的性能水平,根据Pushover曲线与需求曲线的关系对结构予以调整,使结构满足这两个性能水平的要求。     

基于力的抗震设计方法与基于位移的抗震设计方法比较研究

首先用基于力的抗震设计方法对一幢8层钢筋混凝土框架结构房屋进行了抗震设计,然后将建筑结构的性能划分为"使用良好"、"保证人身安全"和"防止倒塌"三个水平,给出了相应的层间位移角限值,分别计算了三个性能水平对应的结构基底剪力和顶点位移,以及"使用良好"和"防止倒塌"两种性能水平时的构件截面配筋。用静力非线性分析方法对计算结果进行了验证性分析。最后对两种设计方法及计算结果进行了比较分析。分析结果表明,按"使用良好"性能水平设计的构件截面配筋量与基于力的方法所得结果比较接近。     

竖向分布钢筋不连续的装配式剪力墙结构振动台试验研究

为研究竖向分布钢筋不连续的装配式剪力墙结构抗震性能,设计了1个缩尺比为1/2的四层模型结构,并对其开展振动台试验。试验中考虑了7度多遇至9度罕遇等地震烈度(0.035g~0.62g),并进行了峰值加速度0.80g的El Centro波破坏加载。研究结果表明：在7度罕遇地震作用下,模型结构处于弹性状态,最大层间位移角仅1/991;模型结构进入塑性阶段后(8度罕遇和9度罕遇地震作用),现浇边缘构件产生水平裂缝并跨越竖向拼缝向预制墙体发展,模型结构频率和阻尼比大幅变化,最大层间位移角为1/125;在峰值加速度0.80g的El Centro波作用下,模型结构发生典型的压弯破坏,一层现浇边缘构件混凝土局部压坏,钢筋压曲,但未发生整体破坏或倒塌;模型结构的1阶频率和阻尼比分别降低58.3%和增大163.2%,层间位移角达1/87;该剪力墙结构整体变形呈弯曲型,其现浇边缘构件和预制墙体具有良好的协同工作能力,抗震性能良好。     

填充墙钢筋混凝土框架结构基于位移的改进抗震设计方法

按现行抗震规范设计的底部空框架填充墙钢筋混凝土框架结构,可能无法实现“强柱弱梁”的预期延性破坏机制。为此,建立了填充墙与主体框架协同作用的等效斜撑-框架模型,改进等效单自由度体系阻尼比与刚度的确定方法,提出了填充墙钢筋混凝土框架结构基于位移的抗震设计方法;针对底部为空框架的填充墙钢筋混凝土框架结构进行不同性能目标下的静力推覆分析,实现其“使用良好”、 “修复后使用”和“防止倒塌”性能水平的抗震设计。采用动力弹塑性时程分析方法和能力谱法验证了基于位移的改进抗震设计方法的有效性。分析表明,应用基于位移的改进抗震设计方法,可综合考虑填充墙对主体框架的利弊作用,实现结构性能抗震设计目标。     

拉压变轴力下小剪跨比预应力混凝土墙往复受剪试验研究

为了研究预应力混凝土（PC）剪力墙的抗震性能,提出剪力墙在拉压变轴力作用下的水平往复加载试验加载制度,完成3片剪跨比为1.0的预应力混凝土墙在恒定轴拉力、恒定轴压力和拉压变轴力作用下的水平往复加载试验,研究其破坏模式、滞回性能、承载力、变形能力、刚度和残余裂缝宽度,并与型钢混凝土（SRC）墙和普通RC墙的抗震性能进行了对比。试验结果表明：恒定轴拉力试验中,预应力混凝土墙发生了腹板剪切破坏;恒定轴力试验中墙体发生了斜压破坏;拉压变轴力试验中,墙体在压剪方向加载时发生剪压破坏。拉压变轴力加载导致预应力混凝土墙拉剪和压剪承载力分别降低了18.7%和10.5%。预应力混凝土墙在恒定轴拉力和拉压变轴力作用下的极限位移角为1.2%~1.6%,变形能力大于JGJ 3—2010《高层建筑混凝土结构技术规程》规定的弹塑性位移角限值(1/100);恒定轴压力试验中水平峰值荷载超过了墙体截面受剪承载力限值,出现斜压破坏,极限位移角仅为0.6%。预应力混凝土墙试件与SRC墙试件的刚度、承载力和变形能力接近,前者的残余裂缝宽度小于后者的,表现出更好的震后可修复性。由于预应力有效抑制了墙体水平贯通裂缝的形成、防止出现沿水平裂面的滑移破坏,因此在较大轴拉力水平时预应力混凝土墙比普通RC墙的抗侧刚度和承载能力均显著提高。总体来看,预应力混凝土墙抗震性能优良,是一种改善高层建筑中受拉剪力墙抗震性能的有效手段。     

基于构件变形的RC剪力墙结构#br# 地震抗倒塌准则对比研究

为确定一种能够较为真实地反映RC剪力墙结构接近倒塌状态的抗倒塌判定准则,该文分别从材料、构件和结构层次选取4种具有代表性的抗倒塌准则(弹塑性层间位移角准则、第一竖向构件失效准则、材料应变准则和结构动力失稳准则)进行对比分析。在不考虑结构的扭转效应前提下,以RC构件变形指标限值为墙肢损坏程度的衡量标准,采用基于IDA的倒塌易损性分析方法对11个典型RC剪力墙结构(考虑不同设防烈度、特征周期和结构高度)进行评估,研究各准则的控制严格程度、倒塌概率、CMR随结构参数变化规律以及墙肢实际性能状态等。研究结果表明：第一竖向构件失效准则可合理地判别RC剪力墙结构的临界倒塌状态,具有合适的控制严格程度。     

高轴压比下内置钢板高强混凝土组合剪力墙#br# 抗震性能试验研究

内置钢板混凝土组合剪力墙主要应用于超高层建筑结构中,是主要的抗侧力构件,其底部剪力墙往往承担巨大的竖向荷载,轴压比和混凝土强度是影响其抗震性能的主要因素。为研究内置钢板高强混凝土组合剪力墙在高轴压比下的抗震性能,进行2个剪跨比为2.28的组合剪力墙试件拟静力试验,设计轴压比分别为0.6和0.8,C70混凝土。研究组合剪力墙在低周反复荷载作用下的受力性能和破坏模式,分析轴压比对抗震性能的影响。结果表明：2个试件最终均发生压弯破坏,破坏截面基本符合平截面假定,滞回曲线均较饱满,耗能性能良好,同时具有比较稳定的水平承载力;随着轴压比增大,组合剪力墙的水平承载力、初始刚度和耗能能力增大,侧向变形能力有所降低,但屈服位移角仍大于1/120,极限位移角为1/46。研究可为内置钢板高强混凝土组合剪力墙的工程应用提供理论参考。     

高烈度区低配筋多层剪力墙结构的抗震性能分析

为了研究高烈度区多层剪力墙结构采用比现行规范规定偏低构造配筋的抗震性能和工程应用可能性,针对4个不同平面布置形式的多层剪力墙结构,分别按我国规范设防烈度8度区（0.20g、0.30g）和9度区进行抗震设计,并在规范规定的基础上减少墙身构造钢筋量,形成低配筋多层剪力墙结构。采用Perform-3D程序对12个低配筋多层剪力墙结构模型进行了非线性动力反应分析。结果表明,在罕遇地震作用下,各结构模型的地震反应较小,进入非线性的程度不深,结构的损伤偏小,且更多损伤集中在连梁梁端,而不是在剪力墙墙身。将墙身分布钢筋配筋率与文中低配筋剪力墙相近或比其更低的低配筋剪力墙试件的试验结果与非线性动力分析结果对比后发现,低配筋剪力墙试件的极限位移角远大于非线性动力反应分析中获得的具有84%保证率的结构最大层间位移角需求值,且试件在达到这一层间位移需求值时的损伤非常小。因此,高烈度设防区（8度和9度区）低配筋多层剪力墙结构的抗震性能良好,经合理设计后可在高烈度区应用。